論文の概要: Universal Spin-Position Coupled Rydberg Interactions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.23694v1
• Date: Mon, 24 Aug 2026 18:00:03 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-08-26 14:09:34.475267
• Title: Universal Spin-Position Coupled Rydberg Interactions
• Title（参考訳）: ユニバーサルスピン-ポジション結合ライドバーグ相互作用
• Abstract要約: 我々は、2つの原子の主量子数がスイートスポット値によって異なるとき、強い電子-スピン依存のリドバーグ相互作用が現れることを示した。 この相互作用は、主量子数とは独立に普遍的な形式を持つ。 スピンスペースロックの量子多体表現として異常な位相を呈する北エフ・ハイゼンベルクモデルのネイティブな実現を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8963547183612367
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Strong interactions between $s$-orbital Rydberg atoms underpin atom-array-based quantum computation and quantum simulation. Typically, the spin dependence of these interactions is negligible and plays no practical role. In this Letter, we uncover that a strong electron-spin-dependent Rydberg interaction can emerge when the principal quantum numbers of the two $s$-orbital atoms differ by a sweet-spot value. This interaction originates from the fine-structure splitting of nearby $p$ orbitals, which endows it with distinct symmetry properties such that the electron spins are coupled to the relative position of the two atoms, featuring a spatially defined anisotropy. We further demonstrate that this interaction admits a universal form, independent of the principal quantum numbers, and highlight its fundamental distinction from conventional magnetic dipolar interactions, establishing it as a new type of native magnetic interaction in nature. Our findings introduce a new element to the Rydberg quantum simulation toolbox. As a concrete application, we propose a native realization of the Kitaev-Heisenberg model, which hosts an unusual stripe phase as a quantum many-body manifestation of spin-space locking.
• Abstract（参考訳）: $s$-orbital Rydberg原子間の強い相互作用は原子アレイに基づく量子計算と量子シミュレーションを基盤とする。 通常、これらの相互作用のスピン依存は無視可能であり、実用的な役割を果たさない。 このレターでは、2つの$s$-軌道原子の主量子数がスイートスポット値によって異なるとき、強い電子-スピン依存のライドバーグ相互作用が出現することを明らかにする。 この相互作用は、近傍の$p$軌道の微細構造分裂に由来するもので、電子スピンが2つの原子の相対的な位置と結合し、空間的に定義された異方性を持つような異なる対称性を持つ。 さらに、この相互作用は主量子数とは独立に普遍的な形式を持ち、従来の磁気双極子相互作用と根本的な区別を強調し、自然界における新しい種類のネイティブ磁気相互作用として確立する。 我々の発見は、Rydberg量子シミュレーションツールボックスに新しい要素を導入している。 具体的な応用として,スピンスペースロックの量子多体表現として特異なストライプ位相を持つ北エフ・ハイゼンベルクモデルのネイティブ実現を提案する。

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